程信偉

摘要：隨著人類工業(yè)化進程的加深，社會發(fā)展速度雖然在不斷加快，但生態(tài)環(huán)境卻遭到了嚴重的污染和破壞。人類對水環(huán)境的污染和破壞導致被污染水體中的生物數量銳減，不少生物因此瀕臨滅絕。污染嚴重的水體周邊人的各類疾病發(fā)病率在不斷上升。人越來越多的疑難雜癥及生物多樣性弱堿問題讓人類意識到水環(huán)境保護的重要性。水環(huán)境監(jiān)測技術是一種基于對水環(huán)境污染情況掌握下的針對性污染治理措施。通過對水環(huán)境的監(jiān)測，我們可以了解到污染源和污染成分，再對癥采取措施，從而提高水環(huán)境污染治理的效果。生物監(jiān)測技術是監(jiān)測生物效價和安全性的核心技術。研究生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用對提高水環(huán)境工程監(jiān)測的安全性有著重要的意義。

關鍵詞：生物監(jiān)測技術;水環(huán)境工程;應用;環(huán)境保護

在生態(tài)文明建設深化推進背景下，水環(huán)境管理要求增多，在原本水質達標的基礎上，要求水環(huán)境保持生態(tài)健康。為實現(xiàn)該目標，環(huán)境監(jiān)測人員應采取生物監(jiān)測技術，實現(xiàn)水環(huán)境的生態(tài)管理。但和水質理化監(jiān)測技術相比，生物監(jiān)測技術仍存在一定不足，需明確其未來發(fā)展方向，大力推廣核心技術。

1生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用作用

生物監(jiān)測技術可以綜合性的監(jiān)測水環(huán)境，監(jiān)測過程可以體現(xiàn)動態(tài)化和實時性。將生物監(jiān)測技術應用到水環(huán)境工程中，有助于提高水環(huán)境監(jiān)測的效率，及時獲取水環(huán)境中生物物質變化的進程，掌握系統(tǒng)、完整化的生物變化過程。基于對生物監(jiān)測信息的分析，還可以有效預見水環(huán)境的變化，通過前期污染預測可能發(fā)生的水體污染問題，起到預報環(huán)境污染的作用。傳統(tǒng)的物理監(jiān)測法及化學監(jiān)測法對水環(huán)境細微的變化監(jiān)測效果不明顯，而生物監(jiān)測技術能夠更加敏感地捕捉到水環(huán)境細微的變化，從污染前天起預測細小的污染經過長期的積累后演變的結果，起到預報污染變化的作用。對一些具有長期危害且其危害大、毒性范圍小的水土污染，生物監(jiān)測技術的成本低、效率高。在廣泛的監(jiān)測水環(huán)境污染問題時，有助于降低水環(huán)境監(jiān)測成本的作用。

2生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用要點

2.1細菌監(jiān)測

英國的AMTOX檢測儀和日本的固定化菌膜傳感器，主要通過判定水中有毒物質對硝化細菌硝化作用強度的影響來監(jiān)測水質。荷蘭TOXcontrol系統(tǒng)、美國的Microtox系統(tǒng)和Deltatox系統(tǒng)、韓國多通道連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)及我國的BHP9541檢測儀等，主要選用體內含有熒光素、熒光酶的發(fā)光細菌，當發(fā)光細菌受到有毒物質影響時，其酶活性會下降，發(fā)光強度也會隨之減弱，通過發(fā)光強度來監(jiān)測水質。細菌監(jiān)測方法對有機污染物和重金屬的監(jiān)測具有較高的靈敏度，技術成熟，結果可靠，已經被德國列入標準規(guī)范。但細菌監(jiān)測方法普遍技術相對復雜，價格昂貴，替換成本較高。

2.2魚類監(jiān)測

魚類作為水質監(jiān)測最早使用的物種，因其對水質變化的敏感性及運動狀態(tài)特征參數易提取等優(yōu)勢成為理論和應用最成熟的物種。當魚體受到污染物的刺激后，其生態(tài)學行為會呈現(xiàn)典型的規(guī)律性，可通過其回避行為、正趨流性行為、聚集行為及腮呼頻率、擺尾頻率、撞壁頻率，甚至死亡為終點進行判定。同時，由于生物的富集效應，也可輔助水質污染事件溯源追查。由于斑馬魚的基因與人類基因相似度達87%以上，特別是神經系統(tǒng)發(fā)達，擁有監(jiān)測靈敏度高等優(yōu)點，被稱為水中小白鼠。目前，國內外學者選用斑馬魚、鯖鳉魚作為監(jiān)測魚類開展的研究較多，應用產品也較多。比如，德國的Toxprotect系統(tǒng)、日本的Seiko系統(tǒng)、新加坡的FAMS系統(tǒng)及國內的BEWs系統(tǒng)、RTB系統(tǒng)等。魚類監(jiān)測方法靈敏度較高，對輔助監(jiān)測設備要求不高，可靠性較好，但由于選用魚種為熱帶魚，且對水溫有特殊敏感性，需對進水進行預處理，技術流程較為復雜，運行成本偏高，普適性和可操作性依然較低。

2.3生物傳感器監(jiān)測技術

生物傳感器監(jiān)測技術借助傳感器自動捕捉和識別信號的功能，用以監(jiān)測部分生物有機體做出的應急響應。生物有機體的應急響應能夠反映水環(huán)境污染變化情況，可作為指示水環(huán)境污染的應急電信號。電信號是間接測量和評價水環(huán)境中污染物濃度的重要依據。監(jiān)測到的電信號結合有機體DNA重組技術對生物做更加深入的研究，來幫助我們了解生物體攜帶的中毒素及其含量，獲得更加全面、復雜的水環(huán)境污染指標。

例如，某市在飲用水環(huán)境監(jiān)測中，應用毒性試驗，設定不同濃度與劑量的重金屬離子（鉻離子、汞離子）、農藥（敵敵畏）及有機物（三氯甲烷、二甲苯），將大型溞暴露于環(huán)境中，觀察大型溞的運動異常反應。結合大型溞異常運動的時長，構建生物水質監(jiān)測指示系統(tǒng)，對水源地、自來水廠等區(qū)域的水質進行毒性試驗，及時發(fā)現(xiàn)水質毒性超標現(xiàn)象，保障飲用水安全。

2.4生物行為反應監(jiān)測技術

生物行為反應監(jiān)測技術用于監(jiān)測微生物污染時發(fā)生的行為變化。部分微生物在受到敏感的污染條件時，會發(fā)生明顯的生物變化、行為變化或壓力性反應。這些指標能夠較為準確的反映環(huán)境污染存在的問題。例如斑馬魚、金魚等，對外部環(huán)境污染的變化感知及其敏感。斑馬魚、金魚的生理變化、行為變化等，可以作為指示淡水水質的變化的指標，來評價監(jiān)測區(qū)域水環(huán)境的污染問題。斑馬魚與人體具有很多相似的行為反應。監(jiān)測斑馬魚的反應在指示水環(huán)境污染對人體的危害方面具有極高的應用價值。

2.5微生物群落監(jiān)測技術

微生物群落監(jiān)測技術用于監(jiān)測水環(huán)境中的細菌、水藻及原生物等微生物。水環(huán)境中的各類微生物的數量、出現(xiàn)頻率能夠反映一個階段內水環(huán)境的情況。微生物群落監(jiān)測技術主要監(jiān)測指標有微生物園中類型、多樣性指數、異養(yǎng)指數、鞭毛百分率。采用聚氨酯塑料收集水樣，結合數據計算方法計算微生物的分布指數，評價水環(huán)境污染程度。理論上，水環(huán)境污染情況是個動態(tài)化的過程。污染條件也在不斷的發(fā)生變化。微生物監(jiān)測技術對微生物評價指標應根據污染條件的變化不斷擴展和擴充，以提高水環(huán)境污染評價的全面性。

3.結束語

生物監(jiān)測技術是監(jiān)測水環(huán)境生物安全性必不可少的技術。微生物群落監(jiān)測技術、生物行為反應監(jiān)測技術、發(fā)光細菌監(jiān)測技術、底棲和兩棲監(jiān)測技術、生物傳感器監(jiān)測技術能夠為水環(huán)境工程中水體的微生物、生物行為、細菌、兩棲生物、底棲生物的生物動態(tài)監(jiān)測提供技術支撐，同時監(jiān)測水體中的非金屬無機物及其他污染物，了解生物生存狀態(tài)及其安全性，為水環(huán)境生物保護及污染治理提供依據。

參考文獻

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